(57)【要約】【課題】  従来よりもＯＷ特性及びＮＬＴＳが向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  下部磁極層と、一方の端部がこの下部磁極層の一方の端部にギャップ層を介して近接していると共に他方の端部がこの下部磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている上部磁極層と、少なくとも下部磁極層及び上部磁極層の間を通過するように形成されているコイル層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、下部磁極層が最上部に下部高飽和磁束密度層を備えており、上部磁極層が、この下部高飽和磁束密度層と共にギャップ層を挟持している上部高飽和磁束密度層を備えていて、この下部高飽和磁束密度層の飽和磁束密度及び層厚をそれぞれＢＳ１及びＴ１とし、この上部高飽和磁束密度層の飽和磁束密度及び層厚をそれぞれＢＳ２及びＴ２とした場合に、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２である薄膜磁気ヘッドが提供される。【選択図】  図５
2006286061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部磁極層と、一方の端部が該下部磁極層の一方の端部にギャップ層を介して近接していると共に他方の端部が該下部磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている上部磁極層と、少なくとも前記下部磁極層及び前記上部磁極層の間を通過するように形成されているコイル層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、前記下部磁極層が最上部に下部高飽和磁束密度層を備えており、前記上部磁極層が、該下部高飽和磁束密度層と共に前記ギャップ層を挟持している上部高飽和磁束密度層を備えていて、該下部高飽和磁束密度層の飽和磁束密度及び層厚をそれぞれＢＳ１及びＴ１とし、該上部高飽和磁束密度層の飽和磁束密度及び層厚をそれぞれＢＳ２及びＴ２とした場合に、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記コイル層に通電して前記下部磁極層及び前記上部磁極層に磁束を誘導した際に、該下部磁極層、前記ギャップ層及び該上部磁極層の浮上面側の端部近傍に発生する磁界のうち浮上面に垂直な方向の成分の絶対値が、前記下部高飽和磁束密度層の浮上面側の端部の近傍において最大となることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の薄膜磁気ヘッドを少なくとも１つ備えており、前記電磁コイル素子及び該薄膜磁気ヘッドが備えている読み出し磁気ヘッド素子のための信号線と、該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とをさらに備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気ディスクと書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路とをさらに備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
オーバーライト値が−３０ｄＢ未満であり、非線形遷移シフト値が−１５ｄＢ未満であることを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録用の薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤにおける大容量小型化の要求に伴い、さらなる記録密度の向上が不可欠となっている。この高記録密度化における重要なポイントとして、磁気ディスクの性能向上と共に、薄膜磁気ヘッドの書き込み能力の向上が挙げられる。この書き込み能力のうち最も基本となるのが、ヘッドのギャップ部から発生する書き込み磁界の強度ＨＸ及び磁界勾配∂ＨＸ／∂ｘである。特に、高記録密度化に対応して磁気ディスク内の記録層の保持力ＨＣが高くなっているので、確実に所望の記録ビットを形成するためには、両特性ともに値を増加させることが必要となっている。
【０００３】
これらの値をより大きくする構造として、例えば特許文献１には、バルクヘッドではあるが、複数の薄膜層からなる金属層を含むメタルインギャップ型のヘッドが開示されている。また、特許文献２には、上部先端磁極を高飽和磁束密度を有する材料を用いて形成した薄膜磁気ヘッドが開示されている。これらのヘッドにおいてはいずれも、基本的にトレーリング側の磁極の所定部分の飽和磁束密度を向上させて書き込み特性の向上を図っている。これは、記録ビットの磁化パターンを主に決定するのは、トレーリング側の磁極付近の磁界分布特性であると従来考えられてきたことによる。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−６６０３号公報
【特許文献２】特開平１０−１０５９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような従来のヘッドにおいて、さらなる高記録密度を得ようとすると、オーバーライト（ＯＷ）特性及び非線形遷移シフト（ＮＬＴＳ）の劣化といった高記録密度化に伴う問題が解決されない事態が生じていた。
【０００６】
ここで、ＯＷ特性は、磁気ディスク上に記録された信号に対して重ね書きを行った際のもとの信号の減衰率であるが、このＯＷ特性が劣化することによって、書き込み不良によるエラーが発生し易くなっていた。一方、ＮＬＴＳは、信号の書き込み時における記録ビットの磁化反転位置のずれであるが、このＮＬＴＳが劣化することによって、データの復調に悪影響を及ぼす場合が生じていた。
【０００７】
ＯＷ特性及びＮＬＴＳを向上させるためには、高記録密度の書き込みを行った際、既に記録されている信号の影響を如何に排除又は回避するがが重要となる。しかしながら、高記録密度化に対応するために記録層のＨＣが増大している一方でヘッド端部のトラック幅方向の幅が狭小化しているため、対処は非常に困難である。実際に、上述したような従来のヘッドは、十分な対策を講じることができる構造を有しておらず、結果として、ＯＷ特性及びＮＬＴＳの劣化に対処できない場合が生じていた。
【０００８】
従って、本発明の目的は、従来よりもＯＷ特性が向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤを提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、従来よりもＮＬＴＳが向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも素子形成面側にある構成要素を「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層から見て素子形成面とは反対側にある構成要素を「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上にシールド層がある」とは、絶縁層の素子形成面とは反対側にシールド層があることを意味する。また、１つの積層構造内において、２つの構成要素の位置を比較する際、素子形成面により近い方を「下部」とし、より遠い方を「上部」とする。例えば、電磁コイル素子内に設けられた２つの磁極層のうち、「下部磁極層」とは、素子形成面により近い方を意味することとする。
【００１１】
本発明によれば、下部磁極層と、一方の端部がこの下部磁極層の一方の端部にギャップ層を介して近接していると共に他方の端部がこの下部磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている上部磁極層と、少なくとも下部磁極層及び上部磁極層の間を通過するように形成されているコイル層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えた薄膜磁気ヘッドであって、下部磁極層が最上部に下部高飽和磁束密度（ＬＨＦ）層を備えており、上部磁極層が、このＬＨＦ層と共にギャップ層を挟持している上部高飽和磁束密度（ＵＨＦ）層を備えていて、このＬＨＦ層の飽和磁束密度及び層厚をそれぞれＢＳ１及びＴ１とし、このＵＨＦ層の飽和磁束密度及び層厚をそれぞれＢＳ２及びＴ２とした場合に、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２である薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１２】
下部磁極層及び上部磁極層が、共にギャップ層を挟持しているＬＨＦ層及びＵＨＦ層を備えており、ＬＨＦ層のＢＳ１×Ｔ１値が、ＵＨＦ層のＢＳ２×Ｔ２値よりも大きくなるように設定されている。従って、ＬＨＦ層の存在するリーディング側において発生する磁界の浮上面（ＡＢＳ）に垂直な成分が十分に大きくなる。これにより、ＯＷの際、まず、既に書き込まれている記録ビットが、この磁界の垂直成分によってより確実に消去される。その結果、次いで行われる書き込み動作によって、以前の記録ビットの影響を受けないより良好な記録ビットが形成される。
【００１３】
本発明においては、このように良好な記録ビットが形成できるので、従来よりもＯＷ特性が向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる。また、従来よりもＮＬＴＳが向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる。
【００１４】
ここで、コイル層に通電して下部磁極層及び上部磁極層に磁束を誘導した際に、下部磁極層、ギャップ層及び上部磁極層のＡＢＳ側の端部近傍に発生する磁界のうちＡＢＳに垂直な方向の成分の絶対値が、ＬＨＦ層のＡＢＳ側の端部の近傍において最大となることが好ましい。
【００１５】
このように、発生する磁界の垂直成分の絶対値が、磁界分布中において最大となっている場合、結果として、ＬＨＦ層端部の近傍、すなわちリーディング側においてこの垂直成分の絶対値が十分に大きくなっている。従って、ＯＷの際、既に書き込まれている記録ビットがより確実に消去されるので、その後の書き込みによって良好な記録ビットが形成される。その結果、ＯＷ特性が向上する。また、ＮＬＴＳが向上する。
【００１６】
本発明によれば、さらに、上述した薄膜磁気ヘッドを少なくとも１つ備えており、電磁コイル素子及び薄膜磁気ヘッドが備えている読み出し磁気ヘッド素子のための信号線と、この薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とをさらに備えているＨＧＡが提供される。
【００１７】
本発明によれば、さらにまた、上述のＨＧＡを少なくとも１つ備えており、書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路をさらに備えていることを特徴とするＨＤＤが提供される。ここで、オーバーライト値は−３０ｄＢ未満であり、非線形遷移シフト値は−１５ｄＢ未満であることが製品として要請されるが、上述した本発明による薄膜磁気ヘッドを用いることによって良好な記録ビットを形成することができるので、これらの要請が達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来よりもＯＷ特性が向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる。
【００１９】
また、本発明によれば、従来よりもＮＬＴＳが向上していて高密度記録に対応した書き込みを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、各構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２１】
図１は、本発明によるＨＤＤの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。また、図３（Ａ）は、図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の磁気ヘッド素子の一実施形態を概略的に示す平面図である。
【００２２】
図１において、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御するための記録再生回路をそれぞれ示している。
【００２３】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びスライダ２１は、単数であってもよい。
【００２４】
図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
【００２５】
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０と、素子形成面３１上に形成された磁気ヘッド素子３２と、素子形成面３１上に形成された被覆層４２の層面から露出した４つの信号端子電極３５とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４とを含む。ここで、４つの信号端子電極３５は２つずつ、それぞれＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４に接続されている。
【００２７】
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４においては、図３（Ｂ）に示すように、素子の一端がヘッド端面３００に達している。これらの端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
【００２８】
図４は、図３（Ｂ）の磁気ヘッド素子の一実施形態の構成を示す、図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図３（Ｂ）における巻き数より少なく表されている。各コイル層は１層、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。
【００２９】
図４において、２１０はスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ３０を底面とした際の一つの側面である素子形成面３１に、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４と、これらの素子を保護する被覆層４２とが主に形成されている。
【００３０】
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ多層膜、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））多層膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。
【００３１】
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に絶縁用の上下部シールドギャップ層３３３及び３３１がそれぞれ設けられる。さらに、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層３３５が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部の電極としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層３３３及び３３１とＭＲリード導体層３３５とは不要であって省略される。ただし、ＭＲ積層体３３２のヘッド端面３００とは反対側のシールド層間には絶縁層が形成される。
【００３２】
電磁コイル素子３４は、下部磁極層３４０、ギャップ層３４１、コイル層３４３及び上部磁極層３４５を含む。下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５は、コイル層３４３によって誘導された磁束の磁束路となっており、それらの端部３４０ａ及び３４５ａによって、ギャップ層３４１のうちヘッド端面３００側の端部であるギャップ部３４１ａを挟持している。このギャップ部３４１ａ付近の漏洩磁界によって磁気ディスクに書き込みが行なわれる。
【００３３】
ここで、下部磁極層３４０は、下部磁極ベース層３４００と高飽和磁束密度材料から形成されるＬＨＦ層３４０１とを備えており、一方で、上部磁極層３４５は、高飽和磁束密度材料から形成されるＵＨＦ層３４５０と上部磁極端部層３４５１とヨーク層３４５２とを備えている。このようなＬＨＦ層３４０１及びＵＨＦ層３４５０を備えた上下部磁極層３４０及び３４５の構成については、後に図５を用いて詳述する。なお、下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５の磁気ディスク側の端は、ヘッド端面３００に達しているが、ヘッド端面３００には、極薄の保護膜としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のコーディングが施されている。
【００３４】
次いで、図４を用いて磁気ヘッド素子３２の構成をより詳細に説明する。
【００３５】
まず、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されたスライダ基板２１０上に、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.０５〜１０μｍ程度の絶縁層４０が形成されている。次いで、絶縁層４０上に、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜３μｍ程度の下部シールド層３３０が形成され、さらにＭＲ積層体３３２が形成されている。ＭＲ積層体３３２は、例えばＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜又はＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜を備えている場合、磁化固定層、非磁性導電層及び磁化自由層が順次積層された積層構造を含む。また、ＴＭＲ多層膜を備えている場合、磁化固定層、トンネルバリア層及び磁化自由層が順次積層された積層構造を含む。
【００３６】
さらに、下部シールド層３３０との間でＭＲ積層体３３２を挟むように、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜４μｍ程度の上部シールド層３３４が形成されている。次いで、上部シールド層３３４上に、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.１〜２.０μｍ程度の中間絶縁層４１が形成されている。
【００３７】
この中間絶縁層４１上に、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ０.３〜３μｍ程度の下部磁極ベース層３４００、及び同様の合金等からなる厚さ０.１〜０.５μｍ程度のＬＨＦ層３４０１が順次形成されている。
【００３８】
次いで、ＬＨＦ層３４０１上に、例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ０.０１〜０.５μｍ程度のギャップ層３４１が形成されており、さらにギャップ層３４１上に、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度の第１のコイル絶縁層３４４０が形成されている。この第１のコイル絶縁層３４４０上に、例えばＣｕ等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の第１のコイル層３４３０が形成されており、さらに、この第１のコイル層３４３０を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度の第２のコイル絶縁層３４４１が形成されている。さらに第２のコイル絶縁層３４４１上に、例えばＣｕ等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の第２のコイル層３４３１が形成されており、さらに、この第２のコイル層３４３１を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度の第３のコイル絶縁層３４４２が形成されている。
【００３９】
また、ギャップ層３４１のギャップ部３４１ａ上に、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる、厚さ０.１〜０.５μｍ程度のＵＨＦ層３４５０及び厚さ０.３〜３μｍ程度の上部磁極端部層３４５１が順次形成されている。さらに、上部磁極端部層３４５１及び第３のコイル絶縁層３４４２上に、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.５〜５μｍ程度のヨーク層３４５２が形成されている。最後に、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４を覆うように、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる被覆層４２が形成されている。
【００４０】
図５は、図４の電磁コイル素子３４のＡＢＳ側の端部を拡大して示した概略図である。
【００４１】
同図によれば、ＬＨＦ層３４０１は、飽和磁束密度がＢＳ１である高飽和磁束密度材料から構成されており、層厚Ｔ１を有している。また、このＬＨＦ層３４０１と共にギャップ部３４１ａを挟持しているＵＨＦ層３４５０は、飽和磁束密度がＢＳ２である高飽和磁束密度材料から構成されており、層厚Ｔ２を有している。本実施形態においては、これらの飽和磁束密度ＢＳ１及びＢＳ２は共に、下部磁極ベース層３４００、上部磁極端部層３４５１及びヨーク層３４５２の飽和磁束密度よりも大きな値に設定されている。この結果、ギャップ部３４１ａ付近に発生する書き込み磁界の磁界強度及び磁界勾配が極めて強くなるので、高密度記録に対応した書き込みを行うことができる。
【００４２】
さらに、上述したＢＳ１、Ｔ１、ＢＳ２及びＴ２は、ＢＳ１とＴ１との積がＢＳ２とＴ２との積よりも大きくなるように、すなわち、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２となるように設定されている。従来のヘッドでは、上述したように、トレーリング側にある上部磁極層内の所定部分の飽和磁束密度を高くして書き込み特性の向上を図っていたが、本発明においては、逆にリーディング側にある下部磁極層内のＵＨＦ層のＢＳ１×Ｔ１値をより大きくするところに特徴がある。
【００４３】
このようにＵＨＦ層のＢＳ１×Ｔ１値を大きくすることの効果を以下に説明する。
【００４４】
図６（Ａ）は、電磁コイル素子３４のギャップ部３４１ａ付近に発生する磁界の向きを示した概略図である。同図中、ヘッド端面３００に垂直な方向をＺ方向とし、電磁コイル素子３４から磁気ディスク１０への向きを正としている。また、電磁コイル素子３４を構成する各層の積層面に垂直な方向をＸ方向とし、トレーリング側からリーディング側への向きを正としている。
【００４５】
図６（Ａ）によれば、コイル層３４３に電流６０が流れると、ＵＨＦ層３４５０及び上部磁極端部層３４５１と磁気ディスク１０との間に発生する磁界６１は、主に正値のＺ成分ＨＺを有することになる。また、ギャップ部３４１ａと磁気ディスク１０との間に発生する磁界６２は、主に正値のＸ成分ＨＸを有することになる。さらに、ＬＨＦ層３４０１及び下部磁極ベース層３４００と磁気ディスク１０との間に発生する磁界６３は、主に負値のＺ成分ＨＺを有することになる。
【００４６】
このようなギャップ部３４１ａ付近に発生する磁界の向き及び強度を詳細に調べるために、実際にシミュレーションを行った。このシミュレーションに用いられたヘッドデザインＨＤ１〜ＨＤ３の諸元を表１に示す。なお、同表中、磁束密度の単位Ｔはテスラを示す。
【表１】
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【００４７】
表１によれば、ヘッドデザインＨＤ１では、ＢＳ１×Ｔ１＜ＢＳ２×Ｔ２となっており、従来のヘッドと同様の構成となっている。これに対して、ヘッドデザインＨＤ２では、ＢＳ１×Ｔ１＝ＢＳ２×Ｔ２となっており、さらに、ヘッドデザインＨＤ３では、本発明の構成であるＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２となっている。
【００４８】
図６（Ｂ）は、ギャップ部３４１ａ付近に発生する磁界における各成分の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【００４９】
同図によれば、ヘッドデザインＨＤ１〜ＨＤ３の何れにおいても、磁界のＸ成分ＨＸは、リーディング側からトレーリング側までの図中の全範囲において正値をとっており、また、磁界のＺ成分ＨＺの分布は、トレーリング側の領域において正のピークを持ち、さらにリーディング側の領域において負のピークを持つ。
【００５０】
ここで、この負のピークの絶対値|ＨＺ|は、ヘッドデザインＨＤ１、ＨＤ２、ＨＤ３の順に、すなわちＢＳ１×Ｔ１がＢＳ２×Ｔ２に対して相対的に大きくなるほど増加している。特に、ヘッドデザインＨＤ３においては、負のピークの絶対値|ＨＺ|が、他のヘッドデザインとは異なり、磁界分布の絶対値において最大となっている。
【００５１】
長手磁気記録方式の場合、このようなギャップ部３４１ａ付近から発生する磁界のＺ成分ＨＺは、既に書き込まれている記録ビットの磁化を消去するのに有効であり、ＯＷ過程において必要となる最小の書き込み磁界（ＨＸ）値を低減させることが知られている。この事実は、例えば、Lieping Zhong, Yuming Zhou, Jim Giusti, and Juan Fernandez-de-Castro, “Head Field Angle-Dependent Writing in Longitudinal Recording”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.39,NO.3, MAY 2003 に開示されている。ここで、本発明の構成であるヘッドデザインＨ３においては、リーディング側において、磁界のＺ成分の絶対値|ＨＺ|が最も大きくなっている。従って、ＯＷの際、まず、既に書き込まれている記録ビットが、この磁界のＺ成分によってより確実に消去される。その結果、次いで行われる書き込み動作によって、以前の記録ビットの影響を受けないより良好な記録ビットが形成されることが理解される。なお、ヘッドデザインＨＤ３において、実際に媒体に書き込みを行う位置における書き込み磁界ＨＸは、ヘッドデザインＨＤ１に比べて若干小さくなっているが、それでも上述した大きなＺ成分の絶対値|ＨＺ|の効果によって、結果的に良好な書き込み特性が実現することになる。
【００５２】
以上により、リーディング側にある下部磁極層内のＵＨＦ層のＢＳ１×Ｔ１を大きくすることにより良好な書き込み特性を得られることが明らかになったが、次に、実際に製造した薄膜磁気ヘッドのＯＷ特性及びＮＬＴＳの測定結果から、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２において所望の書き込み特性が実現することを説明する。
【００５３】
図７は、測定実験に用いたヘッドの諸元を示す概略図である。また、図８は、種々のＬＨＦ層及びＵＨＦ層を備えた薄膜磁気ヘッドにおける（ＢＳ１×Ｔ１）／（ＢＳ２×Ｔ２）値とＯＷ特性との関係を示した特性図である。なお、図８における縦軸のＯＷ特性の単位は［−ｄＢ］であってＯＷ値は正値となる。従って、このＯＷ値が大きいほどＯＷ特性は良好であることになる。
【００５４】
図８において、黒丸のデータ点は、ＢＳ１＝２.０Ｔ及びＴ１＝０.４μｍであるＬＨＦ層を備えたヘッドでの値を示している。また、白抜き四角のデータ点は、ＢＳ１＝２.２Ｔ及びＴ１＝０.４μｍであるＬＨＦ層を備えたヘッドでの値を示している。さらに、白抜き丸のデータ点は、ＢＳ１＝２.４Ｔ及びＴ１＝０.４μｍであるＬＨＦ層を備えたヘッドでの値を示している。なお、何れのヘッドにおいても、ＢＳ１＝２.０〜２.４Ｔ及びＴ１＝０.２〜０.４μｍの範囲内の値を有するＵＨＦ層を備えている。
【００５５】
また、これらのヘッドにおける他の諸元として、図７に示したように、ヨーク長ＬＹ、すなわちヨーク層３４５２のヘッド端面３００に垂直な方向での全長は何れも１２μｍであり、また、上部磁極層３４５の端部でのトラック幅方向の幅ＷＴは何れも０.１８μｍであり、さらに、ギャップ長ＬＧ、すなわちＬＨＦ層３４０１とＵＨＦ層３４５０との間隔は何れも０.０７μｍであった。また、コイル層は２層で９ターンであった。さらに、ＯＷ特性の測定条件として、書き込み電流ＩＷは３５ｍＡであり、記録密度は８５０ｋＦＣＩであり、書き込み周波数は４００ＭＨｚであった。また、測定実験に用いた磁気ディスクは、安定化層と結合層と記録層とが順次積層されたシンセティック記録媒体であった。この媒体は、熱揺らぎの影響を抑制して記録磁化状態の熱的安定性の向上を図ったものであり、高密度記録に対応するものである。
【００５６】
一般に、ＨＤＤの製造現場におけるＯＷ特性の評価において、ＯＷ値として−３０.０［ｄＢ］未満の値、すなわち［−ｄＢ］を単位とすると３０.０［−ｄＢ］を超える値が製品としての特性上必要とされる。図８によれば、（ＢＳ１×Ｔ１）／（ＢＳ２×Ｔ２）値が１.０を超える値を有するヘッドにおいて、ＯＷ値が３０.０［−ｄＢ］を超える値となっている。従って、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２において製品として必要とされる良好なＯＷ特性が実現されることが分かる。
【００５７】
図９は、種々のＬＨＦ層及びＵＨＦ層を備えた薄膜磁気ヘッドにおける（ＢＳ１×Ｔ１）／（ＢＳ２×Ｔ２）値とＮＬＴＳとの関係を示した特性図である。なお、同図における黒丸、白抜き四角及び白抜き丸のデータ点の内容、ヘッド諸元並びに測定条件は、図８と同様である。さらに、図９における縦軸のＮＬＴＳの単位は［ｄＢ］であってＮＬＴＳ値は負値となる。従って、このＮＬＴＳ値が小さいほどＮＬＴＳは良好であることになる。
【００５８】
一般に、ＨＤＤの製造現場におけるＮＬＴＳの評価において、ＮＬＴＳ値として−１５.０［ｄＢ］未満の値が製品としての特性上必要とされる。図９によれば、（ＢＳ１×Ｔ１）／（ＢＳ２×Ｔ２）値が１.０を超える値を有するヘッドにおいて、ＮＬＴＳ値が−１５.０［ｄＢ］未満の値となっている。従って、ＢＳ１×Ｔ１＞ＢＳ２×Ｔ２において、製品として必要とされる良好なＮＬＴＳが実現されることが分かる。
【００５９】
（実施例）
以下、本発明による薄膜磁気ヘッドを備えたＨＤＤにおいて行った記録再生動作の実施例を示す。
【００６０】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、従来型の薄膜磁気ヘッドＨ１及びＨ２をそれぞれ備えたＨＤＤにおけるＯＷ特性の分布を示すヒストグラムであり、図１０（Ｃ）は、本発明による薄膜磁気ヘッドＨ３を備えたＨＤＤにおけるＯＷ特性の分布を示すヒストグラムである。なお、図１０（Ａ）〜（Ｃ）における横軸のＯＷ特性の単位は、図８の縦軸と同じく［−ｄＢ］であってＯＷ値は正値となる。
【００６１】
ここで、従来型のヘッドＨ１及びＨ２、並びに本発明によるヘッドＨ３は、それぞれ上述した表１に示したヘッドデザインＨＤ１〜ＨＤ３に基づいて、多数個作製された。さらに、これらのヘッドのその他の諸元及び測定条件は、図８と同様であった。
【００６２】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）によれば、各ヘッドＨ１〜Ｈ３のＯＷ値は何れも、製造ばらつきが主な原因と考えられる分布を示しているが、ＯＷ値の平均で見ると、本発明によるヘッドＨ３のみが、製品として必要とされる３０［−ｄＢ］を超えた平均値である３１.０［−ｄＢ］を示していることが分かる。
【００６３】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した従来型の薄膜磁気ヘッドＨ１及びＨ２をそれぞれ備えたＨＤＤにおけるＮＬＴＳの分布を示すヒストグラムであり、図１１（Ｃ）は、上述した本発明による薄膜磁気ヘッドＨ３を備えたＨＤＤにおけるＮＬＴＳの分布を示すヒストグラムである。なお、測定条件は、図８と同様である。さらに、図１１（Ａ）〜（Ｃ）における横軸のＮＬＴＳの単位は、図９の縦軸と同じく［ｄＢ］であってＮＬＴＳ値は負値となる。
【００６４】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）によれば、各ヘッドＨ１〜Ｈ３のＮＬＴＳ値は何れも、製造ばらつきが主な原因と考えられる分布を示しているが、ＮＬＴＳ値の平均で見ると、本発明によるヘッドＨ３のみが、製品として必要とされる−１５.０［ｄＢ］未満の平均値である−１６.６［ｄＢ］を示していることが分かる。
【００６５】
以上の結果より、本発明による薄膜磁気ヘッドを用いたＨＤＤは、従来のヘッドを用いた場合とは異なり、高記録密度の条件下においても、製品として必要とされる良好なＯＷ特性及びＮＬＴＳを示すことが理解される。
【００６６】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明によるＨＤＤの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるＨＧＡ全体を表す斜視図である。
【図３】図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド及び磁気ヘッド素子の概略図である。
【図４】図３（Ｂ）の磁気ヘッド素子の一実施形態の構成を示す、図３（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図４の電磁コイル素子のＡＢＳ側の端部を拡大して示した概略図である。
【図６】電磁コイル素子のギャップ部付近に発生する磁界の向きを示した概略図、及びギャップ部付近に発生する磁界における各成分の強度分布のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】測定実験に用いたヘッドの諸元を示す概略図である。
【図８】種々のＬＨＦ層及びＵＨＦ層を備えた薄膜磁気ヘッドにおける（ＢＳ１×Ｔ１）／（ＢＳ２×Ｔ２）値とＯＷ特性との関係を示した特性図である。
【図９】種々のＬＨＦ層及びＵＨＦ層を備えた薄膜磁気ヘッドにおける（ＢＳ１×Ｔ１）／（ＢＳ２×Ｔ２）値とＮＬＴＳとの関係を示した特性図である。
【図１０】従来型の薄膜磁気ヘッドＨ１及びＨ２、並びに本発明による薄膜磁気ヘッドＨ３をそれぞれ備えたＨＤＤにおけるＯＷ特性の分布を示すヒストグラムである。
【図１１】従来型の薄膜磁気ヘッドＨ１及びＨ２、並びに本発明による薄膜磁気ヘッドＨ３をそれぞれ備えたＨＤＤにおけるＮＬＴＳの分布を示すヒストグラムである。
【符号の説明】
【００６８】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０  サスペンション
２１  スライダ
２１０  スライダ基板
２２  ロードビーム
２３  フレクシャ
２４  ベースプレート
２５  配線部材
３０  浮上面（ＡＢＳ）
３００  ヘッド端面
３１  素子形成面
３２  磁気ヘッド素子
３３  ＭＲ効果素子
３３０  下部シールド層
３３１  下部シールドギャップ層
３３２  ＭＲ積層体
３３３  上部シールドギャップ層
３３４  上部シールド層
３３５  ＭＲリード導体層
３４  電磁コイル素子
３４０  下部磁極層
３４００  下部磁極ベース層
３４０１  下部高飽和磁束密度（ＬＨＦ）層
３４０ａ、３４５ａ  端部
３４１  ギャップ層
３４１ａ  ギャップ部
３４３  コイル層
３４３０  第１のコイル層
３４３１  第２のコイル層
３４４  コイル絶縁層
３４４０  第１のコイル絶縁層
３４４１  第２のコイル絶縁層
３４４２  第３のコイル絶縁層
３４５  上部磁極層
３４５０  上部高飽和磁束密度（ＵＨＦ）層
３４５１  上部磁極端部層
３４５２  ヨーク層
４０  絶縁層
４１  中間絶縁層
６０  電流
６１、６２、６３  磁界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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